服务机器人移动底盘控制系统设计与实现.pdf

服务机器人移动底盘控制系统是机器人技术中一个重要的组成部分，涉及自主移动导航定位功能的设计与实现。这类系统通常要求机器人能够进行环境感知、路径规划、自主导航、避障以及电池管理等功能。文章《服务机器人移动底盘控制系统设计与实现》详细介绍了以思岚SLAMWARE模块为核心，结合STM32单片机控制板，开发的一套机器人底盘控制系统。系统的设计充分考虑了机器人的实际应用场景，如商场促销、政务办理、快递配送及餐厅送餐等领域。 SLAMWARE模块是基于激光SLAM技术（即时定位与地图构建技术），可以实现地图建立和路径规划等功能。激光SLAM技术是近年来机器人领域的一个热点，它允许机器人在未知环境中自主地进行定位和建图，是实现机器人自主导航的基础。STM32单片机具备处理速度快、性能稳定的特点，能够对机器人移动底盘的硬件如行走电机、传感器进行有效控制，适合用作机器人的运动控制器。 文中提到了控制系统总体设计框图，将整个系统分为三个层级，分别是规划层、运动控制层和执行层。规划层主要负责地图的建立、路径规划和行走控制。运动控制层则是基于STM32单片机，主要负责接收规划层指令，控制电机执行行走，并通过传感器数据实现避障。执行层则由电机、传感器、电池等硬件组成，负责行走、传感反馈和电量监控等。 在硬件设计方面，系统选择了合适的电压转换芯片，确保电路稳定供电。电池充电电路设计要考虑到防止电压过高导致芯片损坏，并且需要高效率及少外扩器件以满足充电需求。电机驱动电路设计中，通过PWM信号控制电机正反转，采用双H桥驱动芯片 DRV8412 直接驱动直流电机，并通过编码器反馈实现位置和速度闭环控制。 红外传感器和声呐用于实现避障功能，通过精确计算时间差和声速来确定障碍物距离。系统还采用了激光雷达，这种传感器通常用于室内外环境的高精度距离测量和地图构建。 控制系统设计的实现要求机器人能够根据传感器的反馈进行实时调整，以实现复杂环境下的安全行走。例如，通过检测到的障碍物来实时调整行走路径，或在电量不足时自动返回充电站进行充电。机器人移动底盘控制系统的设计不仅仅局限于硬件部分，还包括了软件算法的实现，如地图构建、路径规划、避障算法等。 服务机器人移动底盘控制系统的研发需要综合应用电子工程、机械工程、计算机科学和人工智能等多学科的知识，是一个跨学科的技术挑战。随着技术的发展，未来的机器人将拥有更加智能化、高效率和低成本的特点，将更广泛地应用于人类社会的各个领域。